CN105569569B - 新型内推指向式旋转导向工具 - Google Patents

新型内推指向式旋转导向工具 Download PDF

Info

Publication number
CN105569569B
CN105569569B CN201510800183.XA CN201510800183A CN105569569B CN 105569569 B CN105569569 B CN 105569569B CN 201510800183 A CN201510800183 A CN 201510800183A CN 105569569 B CN105569569 B CN 105569569B
Authority
CN
China
Prior art keywords
roller bearing
motor
type rotary
rotary steerable
new
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510800183.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105569569A (zh
Inventor
田家林
杨应林
杨琳
杜凡
周韬
蔡旭东
胡书辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Sealand Energy Technology Ltd.
Original Assignee
Southwest Petroleum University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Petroleum University filed Critical Southwest Petroleum University
Priority to CN201510800183.XA priority Critical patent/CN105569569B/zh
Publication of CN105569569A publication Critical patent/CN105569569A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105569569B publication Critical patent/CN105569569B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明涉及新型内推指向式旋转导向工具，固定安装在钻柱系统底部，由压力补偿系统、导向系统、花键轴系统、上外壳、下外壳以及扶正胶筒等组成。所述的导向系统后端通过螺纹连接压力补偿系统，前端连接花键轴系统；利用压力补偿腔储存钻井液，补偿钻头破岩钻进时流道的泥浆压力变化；利用导向系统对柔性芯轴施加一个偏心作用力，使柔性芯轴产生弯曲变形；通过花键轴系统将钻柱系统的转矩和扭矩传递到钻头，同时在偏心作用力作用下驱动钻头产生偏转，实现其造斜钻进功能；底部安装扶正胶筒替代扶正器结构。本发明的新型内推指向式旋转导向工具结构简单、紧凑，能够得到高质量的井眼轨迹。

Description

新型内推指向式旋转导向工具
技术领域
本发明属于石油天然气钻探工程领域一种钻井用工具，特别是新型内推指向式旋转导向工具。
背景技术
旋转导向钻井技术是现代先进钻井技术之一，目前，国内外已经出现许多成熟产品，但是其产品研发更新仍然是旋转导向钻进技术发展的重要条件。随着油气资源勘探开发的不断进行，油田的油气储量随之下降，提高钻井装备水平，以提高油气产量已经成为一种必然趋势。旋转导向工具是旋转导向钻井技术的重要组成部分，其工作性能对旋转导向钻井技术的先进性具有重要影响。旋转导向钻井工具主要应用于石油天然气领域，尤其适用于水平井、定向井等复杂结构井。现有的产品主要分为推靠式和指向式两种，推靠式旋转导向工具现场应用相对较为广泛，但是指向式旋转导向工具的进一步研究更具有价值，因为其性能更为可靠、优良，所以指向式旋转导向钻井工具的开发更加符合旋转导向工具的发展趋势。
发明内容
为了解决背景技术在存在的问题，本发明提供了一种新型内推指向式旋转导向工具，本发明的旋转导向功能是依靠偏心轮系产生偏心作用力，作用在柔性芯轴上实现的，通过旋转外壳将动力传递给钻头，在导向机构的作用下，完成造斜钻进。导向系统采用齿轮机构，在实现导向功能时，工具系统工作平稳，稳定性良好，整个工具结构更为紧凑。
本发明的技术方案是：本发明的新型内推指向式旋转导向工具，其固定安装在钻柱系统底部，前端连接钻头，其特征在于：包括压力补偿系统、导向系统、花键轴系统，所述导向系统后端连接压力补偿系统，前端连接花键轴系统；所述压力补偿系统包括上外壳、轴套、锁紧挡块、O形密封圈、上部轴等，安装滚子轴承可以保证内部结构和旋转上外壳之间不发生相对运动；所述导向系统包括球铰芯、柔性芯轴、调心球轴承、电机、电机齿轮、轴齿轮、球轴承组等；上述电机的配套电池组与控制单元固定连接在电机一端，使三者成为整体结构；所述花键轴系统包括推力球轴承、下外壳、花键轴、花键块、扶正胶筒、下部密封总成、内六角头螺栓等；利用花键连接将扭矩和转矩从下外壳传递到花键轴上，带动钻头旋转破岩。
所述轴套与上部轴之间的空余腔室设计为压力补偿腔，在上部轴末端开设通孔流通泥浆，以补偿泥浆通道中的压力变化。
所述偏心轮系，在控制单元调节下，控制电机动作，带动偏心轮系作用，对柔性芯轴施加一个偏心作用力，使其产生弯曲变形，最终传递给钻头，实现钻头的造斜钻进。
所述电机总成设计为一个整体，安装、拆卸简单方便。
本发明的有益效果是：
1、本发明的新型内推指向式旋转导向工具结构简单、体积和质量相对较小；
2、电机旋转时，偏偏心轮系可以在360度范围内旋转，从而带动柔性芯轴在理论上实现任意角度的偏转；
3、设计压力补偿腔，可以在流道压力发生改变时，自动补偿流道压力，有效缓和压力变化引起的钻柱振动，确保得到较高质量的井眼轨迹；
4、电机系统采用整体式设计，使导向系统结构更为紧凑，电机系统的安装和拆卸也更加简单方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是上部轴的结构示意图；
图3是扶正胶筒的结构示意图。
图1中1-锁紧挡块，2-O形密封圈a，3-上部轴，4-O形密封圈b，5-滚子轴承a，6-O形密封圈c，7-轴套，8-上外壳，9-球铰芯，10-滚子轴承b，11-O形密封圈d，12-垫片，13-柔性芯轴，14-调心球轴承a，15-电机上箱体，16-电机，17-电机齿轮，18-轴齿轮a，19-定位筒，20-滚子轴承c，21-球轴承组，22-滚子轴承d，23-轴齿轮b，24-滚子轴承e，25-滚子轴承f，26-定位块，27-轴齿轮c，28-电机下箱体，29-推力球轴承，30-套筒a，31-下外壳，32-花键轴，33-花键块，34-扶正胶筒，35-挡块，36-调心球轴承b，7-套筒b，38-下部密封总成，39-压紧套筒，40-矩形密封圈，41-定位块，42-内六角头螺栓，43-O形密封圈e，44-弹性垫圈
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参见图1，新型内推指向式旋转导向工具，包括压力补偿系统、导向系统、花键轴系统，所述压力补偿系统包括上外壳8、轴套7、锁紧挡块1、O形密封圈a 2、上部轴3、O形密封圈b 4、滚子轴承a 5、O形密封圈c 6、滚子轴承b 10，安装滚子轴承a 5和滚子轴承b 10使内部结构和旋转上外壳8之间不发生相对运动，轴套7与上部轴3之间设计压力补偿腔，以补偿泥浆通道中的压力变化，采用O形密封圈a 2、O形密封圈b 4和O形密封圈c 6密封各个零部件之间不得间隙。
所述导向系统包括球铰芯9、柔性芯轴13、调心球轴承a 14、电机16、电机齿轮17、轴齿轮a 18、球轴承组21、O形密封圈d 11、垫片12、电机上箱体15、电机下箱体28、定位筒19、滚子轴承c 20、滚子轴承d 22、轴齿轮b 23、滚子轴承e 24、滚子轴承f 25、定位块26、轴齿轮c 27，将电机16的配套电池组与控制单元固定连接在电机16一端，使三者成为整体结构；采用偏心轮系，在控制单元调节下，电机16动作，带动偏心轮系作用，给柔性芯轴13施加一个偏心作用力，使其产生弯曲变形，最终传递给钻头，实现钻头的造斜钻进；采用调心球轴承14来补偿柔性芯轴13弯曲产生的变形，保证导向系统的正常工作。
所述花键轴系统包括推力球轴承29、下外壳31、花键轴32、花键块33、扶正胶筒34、下部密封总成38、内六角头螺栓42、套筒a 30、挡块35、调心球轴承b 36、套筒b 37、压紧套筒39、矩形密封圈40、定位块41、O形密封圈e 43、弹性垫圈44，利用花键连接将扭矩和转矩从下外壳31传递到花键轴32上，带动钻头旋转破岩；利用内六角头螺栓42将扶正胶筒34固定在花键轴系统上，进行扶正作用；利用下部密封总成38进行密封，采用推力球轴承29缓和钻头振动产生的轴向力。
所述上下外壳之间采用螺纹连接，钻井液从旋转导向工具中心位置的流道流向钻头，利用压力补偿腔储存钻井液，在流道压力变化较大时补偿流道压力。

Claims (4)

1.新型内推指向式旋转导向工具，其特征在于：其固定安装在钻柱系统底部，前端连接钻头；所述新型内推指向式旋转导向工具由压力补偿系统、导向系统、花键轴系统组成，导向系统前端连接花键轴系统，后端连接压力补偿系统；所述压力补偿系统包括上外壳(8)、轴套(7)、锁紧挡块(1)、O形密封圈a(2)、上部轴(3)、O形密封圈b(4)、滚子轴承a(5)、O形密封圈c(6)、滚子轴承b(10)，安装滚子轴承a(5)和滚子轴承b(10)实现内部结构和旋转上外壳(8)之间的定位；所述导向系统包括球铰芯(9)、柔性芯轴(13)、调心球轴承a(14)、电机(16)、电机齿轮(17)、轴齿轮a(18)、球轴承组(21)、O形密封圈d(11)、垫片(12)、电机上箱体(15)、电机下箱体(28)、定位筒(19)、滚子轴承c(20)、滚子轴承d(22)、轴齿轮b(23)、滚子轴承e(24)、滚子轴承f(25)、定位块(26)、轴齿轮c(27)，上述电机(16)的配套电池组与控制单元固定连接在电机上箱体(15)与下箱体(28)内，使三者成为组合结构；所述花键轴系统包括推力球轴承(29)、下外壳(31)、花键轴(32)、花键块(33)、扶正胶筒(34)、下部密封总成(38)、内六角头螺栓(42)、套筒a(30)、挡块(35)、调心球轴承b(36)、套筒b(37)、压紧套筒(39)、矩形密封圈(40)、定位块(41)、O形密封圈e(43)、弹性垫圈(44)，利用花键连接将扭矩和转矩从下外壳(31)传递到花键轴(32)上，驱动前端钻具旋转。
2.根据权利要求1所述的新型内推指向式旋转导向工具，其特征在于：将所述轴套(7)与上部轴(3)之间的空余腔室设计为压力补偿腔，在上部轴(3)末端开设通孔流通泥浆，以补偿泥浆通道中的压力变化。
3.根据权利要求1所述的新型内推指向式旋转导向工具，其特征在于：所述的轴齿轮a(18)、定位筒(19)、滚子轴承c(20)、滚子轴承d(22)、轴齿轮b(23)、滚子轴承e(24)、滚子轴承f(25)、轴齿轮c(27)组成偏心轮系，在控制单元调节下，电机(16)动作，驱动偏心轮系工作，对柔性芯轴(13)施加一个偏心作用力，使其产生弯曲变形，传递给前端钻具，驱动钻具旋转。
4.根据权利要求1所述的新型内推指向式旋转导向工具，其特征在于：所述电机(16)的配套电池组与控制单元固定连接在电机上箱体(15)与下箱体(28)内，总成为一个组合结构，方便安装、拆卸等操作。
CN201510800183.XA 2015-11-19 2015-11-19 新型内推指向式旋转导向工具 Active CN105569569B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510800183.XA CN105569569B (zh) 2015-11-19 2015-11-19 新型内推指向式旋转导向工具

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510800183.XA CN105569569B (zh) 2015-11-19 2015-11-19 新型内推指向式旋转导向工具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105569569A CN105569569A (zh) 2016-05-11
CN105569569B true CN105569569B (zh) 2017-08-25

Family

ID=55880125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510800183.XA Active CN105569569B (zh) 2015-11-19 2015-11-19 新型内推指向式旋转导向工具

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105569569B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112252971A (zh) * 2020-09-30 2021-01-22 中国地质大学（武汉） 一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置
CN112252972A (zh) * 2020-09-30 2021-01-22 中国地质大学（武汉） 一种偏心环式水平定向取心钻具及其控向装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105863537B (zh) * 2016-05-12 2018-01-23 西南石油大学 一种连续油管钻井辅助工具
BR112019005562B1 (pt) * 2016-09-23 2023-03-07 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Conjunto de perfuração para perfuração de poço e método de perfuração de um poço
CN108505940B (zh) 2017-02-28 2020-10-20 通用电气公司 复合旋转导向钻井系统和方法
CN107219085B (zh) * 2017-06-06 2023-05-12 西安石油大学 动态指向式旋向钻井工具动态导向模拟装置
CN108286413B (zh) * 2017-12-27 2019-12-20 中国石油集团长城钻探工程有限公司 一种钻井导向工具及钻井系统
CN108167259A (zh) * 2018-01-03 2018-06-15 中国石油集团西部钻探工程有限公司 作动组件和井下工具液压模块
CN108343380B (zh) * 2018-01-23 2019-05-21 中煤科工集团西安研究院有限公司 煤矿井下近水平钻进用指向式旋转定向钻进工具及方法
CN108643838B (zh) * 2018-03-29 2019-11-12 西南石油大学 一种井下可调导向钻井工具
CN109736707A (zh) * 2019-01-25 2019-05-10 西南石油大学 一种动态指向式旋转导向工具
CN112211557B (zh) * 2020-10-20 2023-04-25 长江大学 一种双偏心环驱动的推靠式旋转导向工具
CN115126422B (zh) * 2021-03-25 2024-05-31 北京全地科技有限公司 一种带有自适应支撑结构的旋转导向钻井工具
CN113585972B (zh) * 2021-08-05 2023-12-01 常州大学 一种防震型钻井工具
CN114704205B (zh) * 2022-04-12 2022-12-02 中国地质大学（北京） 静态指向式造斜率可控导向钻具
WO2024017272A1 (zh) * 2022-07-19 2024-01-25 万晓跃 一种小直径钻柱井下驱动装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5467834A (en) * 1994-08-08 1995-11-21 Maverick Tool Company Method and apparatus for short radius drilling of curved boreholes
US20040262043A1 (en) * 2003-04-25 2004-12-30 Stuart Schuaf Systems and methods for the drilling and completion of boreholes using a continuously variable transmission to control one or more system components
CN1704557A (zh) * 2004-05-28 2005-12-07 石油大学(北京) 井上可控导向工具
CN1932230A (zh) * 2006-09-13 2007-03-21 辽河石油勘探局 一种分支井选择性导入工具
US7445059B1 (en) * 2005-01-05 2008-11-04 Falgout Sr Thomas E Drill string deflecting apparatus
CN203374204U (zh) * 2013-07-01 2014-01-01 西安石油大学 一种可控弯接头导向装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5467834A (en) * 1994-08-08 1995-11-21 Maverick Tool Company Method and apparatus for short radius drilling of curved boreholes
US20040262043A1 (en) * 2003-04-25 2004-12-30 Stuart Schuaf Systems and methods for the drilling and completion of boreholes using a continuously variable transmission to control one or more system components
CN1704557A (zh) * 2004-05-28 2005-12-07 石油大学(北京) 井上可控导向工具
US7445059B1 (en) * 2005-01-05 2008-11-04 Falgout Sr Thomas E Drill string deflecting apparatus
CN1932230A (zh) * 2006-09-13 2007-03-21 辽河石油勘探局 一种分支井选择性导入工具
CN203374204U (zh) * 2013-07-01 2014-01-01 西安石油大学 一种可控弯接头导向装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112252971A (zh) * 2020-09-30 2021-01-22 中国地质大学（武汉） 一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置
CN112252972A (zh) * 2020-09-30 2021-01-22 中国地质大学（武汉） 一种偏心环式水平定向取心钻具及其控向装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105569569A (zh) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105569569B (zh) 新型内推指向式旋转导向工具
CN108104715B (zh) 基于涡轮与齿轮的扭力冲击器
CN107701107A (zh) 一种静态内推靠铰接式高造斜率旋转导向工具及控制方法
CN104612582B (zh) 基于螺杆与双螺旋滚珠丝杆的井下振动冲击工具
CN102900364B (zh) 静态指向式旋转导向钻井工具
CN105421996B (zh) 利用旋冲方式产生复合作用破岩的钻井工具
CN206801458U (zh) 基于柔性齿可实现变速功能的轴向冲击工具
CN104343389B (zh) 指向式旋转导向钻井工具
CN108798503B (zh) 螺杆式周向冲击钻井工具
WO2019144507A1 (zh) 利用螺杆凸轮实现垂直钻井的机械式井下工具
CN103806833A (zh) 一种高速破岩钻具
CA2823386C (en) Pressure compensation system for an oil-sealed mud motor bearing assembly
CN206035378U (zh) 一种螺杆钻具
CN104165027A (zh) 石油钻井用三维涡轮振动器
CN103256007A (zh) 井下动力增压钻具
CN104120971B (zh) 一种提供单向冲击的扭转发生器
CN103883246A (zh) 井下高效螺杆钻具
CN106639864A (zh) 一种振动冲击短节
CN108049803B (zh) 叶轮式差速扭力冲击器
CN103362438A (zh) 一种液力平衡涡轮钻具动力节
CN105484668B (zh) 导向头偏转实现精确定位的新型旋转导向工具
CN104379865A (zh) 用于控制或限制移动腔式马达和泵中转子轨迹的设备和方法
CN103132926B (zh) 旋转导向钻井用中空万向节
CN107165574A (zh) 一种冲锤式冲击螺杆钻具
CN110056309B (zh) 定轴旋转容积式动力工具

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20181129

Address after: 610500 No. 160 Huanghe Road, East Industrial District, Xindu District, Chengdu City, Sichuan Province

Patentee after: Chengdu Sealand Energy Technology Ltd.

Address before: 610500 Xindu Road, Xindu District, Chengdu, Sichuan Province, No. 8

Patentee before: Southwest Petroleum University

TR01 Transfer of patent right